Les modules IGBT sont souvent utilisés dans une variété d'alimentations haute puissance et de pilotes de moteurs grande puissance. Leur puissance élevée augmente la tension de fonctionnement, de sorte que les tensions de fonctionnement autour de 1000 V ne sont plus rares. En raison de la séparation temporelle de chaque IGBT, la tension de polarisation de fonctionnement entre sa grille et son émetteur est fournie par un transformateur d'isolement indépendant. Lorsque ce transformateur est en fonctionnement, il y a une commutation PWM haute fréquence et haute tension entre les côtés primaire et secondaire (voir la figure 1). De nombreux utilisateurs et fabricants ne comprennent pas suffisamment la différence entre la tension de claquage du fil lui-même et la tension de début de décharge partielle (PDIV) entre les fils. C'est pourquoi les transformateurs courants échouent souvent à effectuer une isolation correcte, une conception correcte de l'isolation et des tests de production. Il endommage ensuite l'IGBT ou déclenche toutes sortes d'actions anormales du côté numérique en raison des surtensions de décharge à haute tension.

▲Figure 1 – Schéma du circuit de commande de l'entraînement du moteur

Si la différence de tension entre les côtés primaire et secondaire du transformateur est une onde carrée avec une tension de crête de 1 000 V, les exigences de qualité non certifiées sont généralement conçues pour pouvoir résister à une tension > 2 000 V. Alors, en utilisant un fil avec une tension de rupture > 3 000 V pour enrouler des deux côtés du fil, même si adjacent, il peut résister à 6 000 V, n’est-ce pas ?

La réponse est qu'il peut être capable de résister à 6 000 V pendant une minute, mais qu'il peut quand même tomber en panne après une période de travail réel (onde carrée de 1 000 V). La raison est que la permittivité de l'isolation ordinaire est beaucoup plus élevée que celle de l'air, ce qui entraîne une proportion plus élevée de pression partielle dans l'air dans des conditions de courant CA. La pression partielle de l'air entre les lignes atteint > 350 V_pic (tension d'amorçage de décharge à courte distance de gaz 1 atm), continuant la décharge partielle (DP) et se carbonisant progressivement jusqu'au court-circuit (veuillez vous référer à la figure 2). Ou, avant même que le transformateur ne soit détruit, la surtension de la DP est susceptible de provoquer des interférences anormales sur le circuit numérique et finalement dysfonctionner.

▲Figure 2 –Décharge corona continue conduisant à un court-circuit de la bobine du transformateur entre les côtés primaire et secondaire.

La figure 3 montre un exemple de dysfonctionnement causé par un transformateur de commande IGBT haute puissance. Le transformateur anormal émet clairement de la lumière en raison d'une décharge corona pendant l'utilisation, bien que le transformateur n'ait pas été jugé anormal dans le test général de la pièce ou dans le test du produit final de l'alimentation électrique. Cependant, pendant l'utilisation réelle, les dysfonctionnements ou les anomalies du module IGBT ou du système numérique entraînent souvent des problèmes de qualité qui ne sont pas faciles à identifier, voire qui nécessitent le remplacement ou l'optimisation du design du transformateur.

▲Figure 3 –Dysfonctionnement avec décharge corona continue dans un transformateur de contrôle IGBT haute puissance.

Normalement, l'industrie des transformateurs ne réalise que des tests de tension de tenue selon les spécifications, et ne teste pas la DP ou le flashover. Par conséquent, de tels problèmes se produisent largement dans les produits électriques et électroniques utilisés avec diverses alimentations. Pour éviter les problèmes de DP ou d'embrasement, vous devez vous assurer qu'il n'y a pas de DP continue dans les conditions de fonctionnement. Les réglementations pertinentes (par exemple, la norme IEC60747-5-5) recommandent généralement que 1,875 fois le potentiel d'utilisation le plus élevé possible doit être testé en production (pendant quelques secondes) sans DP (par exemple, DP < 15 pC) pour garantir la qualité du produit à long terme. Prenons l'exemple d'une crête de 1 000 V, soit environ 1,325 kV rms @ 60 Hz (1,875 kV_pic), PD < 15 pC peut être une détection appropriée. (Veuillez noter que la tension de début de décharge partielle mesurée du transformateur dans cet exemple d'application est seulement d'environ 400 V CA, bien inférieur à la capacité de qualité attendue).

La série 19501 de Chroma fournit un test de tension de résistance CA (10 kV CA) et un test de décharge partielle (1 pC~2 000 pC). La meilleure solution pour la détection des anomalies DP dans les produits haute tension, ces testeurs contrôlent la qualité et la fiabilité durables de vos produits.

▲Figure 4 – Testeur de décharges partielles Chroma 19501-K

En outre, utilisez le testeur AC HF programmable Chroma 11890 (5 kV rms / 100 mA / 10 kHz~200 kHz) pour les tests d'accélération anormale (la vitesse de dégradation DP est approximativement proportionnelle à la fréquence) afin de vérifier les points défectueux et les améliorations du design.

Veuillez visiter le site Web de Chroma pour en savoir plus sur les fonctions et les spécifications du testeur de décharges partielles Chroma 19501 ou du testeur HF CA programmable Chroma 11890 :